KR20140109437A - 차량 냉각 시스템 내의 냉각제 냉각을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

차량 냉각 시스템 내의 냉각제 냉각을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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졸탄 카르도스
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 차량 냉각 시스템 내의 냉각제 냉각을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 냉각 시스템은, 제1 냉각제 펌프(11), 냉각제를 냉각시키는 제1 방열기(13) 및 서모스탯(12)을 포함하는 제1 냉각 회로와, 냉각제 냉각을 위하여 제2 방열기(20)를 포함하는 제2 냉각 회로를 포함하며, 상기 제1 냉각제 펌프는 제1 냉각 회로를 통해 냉각제를 순환시키고, 상기 서모스탯은 냉각제가 서모스탯의 조절 온도(t2)를 초과하였을 때에 개방되어 냉각제를 제1 방열기(13)로 향하게 한다. 냉각제가 최초로 냉각을 필요로 하는 최저 온도(t1)와 서모스탯의 조절 온도(t2)와 동일한 최고 온도에 의하여 온도 범위가 규정되고 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 그 온도 범위 내에 있을 때에, 냉각제의 일부가 제2 방열기(20) 내에서 냉각되도록, 냉각 시스템은 냉각제의 그 일부를 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송하도록 구성된 유동 수단(23, 29)을 포함한다.

Description

차량 냉각 시스템 내의 냉각제 냉각을 위한 장치 및 방법{ARRANGEMENT AND METHOD FOR COOLING OF COOLANT IN A COOLING SYSTEM IN A VEHICLE}
본 발명은 청구항 1 및 청구항 11의 전제부에 따른 차량 냉각 시스템 내의 냉각제(coolant) 냉각을 위한 장치(arrangement) 및 방법에 관한 것이다.
차량의 연소 엔진 냉각을 위한 냉각 시스템 내의 냉각제는, 일반적으로 80oC 내지 90oC 범위 내의 작동 온도로 유지될 필요가 있다. 냉각 시스템은, 일반적으로 냉각 시스템 내의 냉각제의 온도를 조절하는 서모스탯(thermostat)을 포함한다. 냉각제가 목표 작동 온도 미만인 것으로 서모스탯이 감지하는 작동 상황에서는, 서모스탯은 폐쇄 상태(closed state)가 되고, 그에 따라 냉각제는 냉각 없이 엔진으로 안내된다. 냉각제가 목표 작동 온도를 초과하는 것으로 서모스탯이 감지하는 작동 상황에서는, 서모스탯이 작동 상태(operating state)로 설정되며, 이 상태에서는 냉각제가 엔진으로 다시 안내되기 전에 냉각되도록 서모스탯이 냉각제를 방열기(radiator)로 향하게 한다. 방열기는, 일반적으로 차량의 전방부에 위치하며, 여기에서, 냉각제는 방열기 팬에 의하여 강제로 방열기를 지나는 공기에 의하여 냉각된다. 고중량 차량의 냉각 시스템 내의 냉각제를 냉각하는 방열기는 큰 냉각 용량을 가지며, 따라서 그러한 방열기의 조달에는 상당한 비용이 소요된다.
통상의 서모스탯은 폐쇄 상태와 개방 상태(open state) 사이에서 돌연히 절환되어, 냉각 시스템 내의 방열기와 연결 유닛에 매우 급격한 온도 변화를 일으키며, 이는 방열기의 재료에 큰 열 응력을 발생시킨다. 방열기와 연결 유닛은, 겨울에 어떤 때에는 극히 낮을 수 있는 주위의 온도에 노출될 수 있으며, 그 직후에, 서모스탯이 개방되고 다량의 더운 냉각제가 방열기와 연결 유닛을 통해 순환될 때에는, 대략 100oC의 온도에 노출될 수 있다. 특히, 냉각제의 온도가 서모스탯의 조절 온도의 상하로 요동하기 시작하면 문제가 발생하는데, 이러한 상황에서 방열기는 사용 수명을 단축시킬 가능성이 있는 큰 열 응력을 받는다. 방열기의 사용 수명은 주로 방열기가 몇 번 가열되고 냉각되었는지에 의존한다.
본 발명의 목적은 빈번히 개방되고 폐쇄되는 서모스텟의 손상 위험성과 그에 따라 큰 열 응력을 빈번히 받는 냉각 시스템 내의 방열기의 손상 위험성을 감소시키는 차량 냉각 시스템을 제안하는 데 있다.
위의 목적은 청구항 1의 특징부에 규정된 냉각 시스템에 의하여 달성된다. 본 발명에 따른 냉각 시스템은 그와 같이 제2 방열기를 구비하는 제2 냉각 회로를 포함한다. 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 처음으로 냉각될 필요가 있는 초기 온도에 도달하면, 냉각제의 일부가 제2 냉각 회로로 안내되어 제2 방열기에서 냉각된다. 제2 냉각 회로로 안내되지 않은 냉각제의 일부는 냉각을 받지 않도록, 서모스탯은 폐쇄된다. 제2 방열기는 제1 방열기보다 낮은 냉각 용량을 가질 수 있다. 제2 방열기에서 냉각된 냉각제는 제1 냉각 회로로 다시 안내되면, 제1 냉각 회로 내의 냉각되지 않은 냉각제와 혼합된다. 제2 방열기 내에서 냉각된 냉각제는, 냉각제가 처음으로 냉각되기 시작하는 초기 온도 미만의 온도로 냉각제를 냉각하는 것이 아니라, 제1 냉각 회로 내의 냉각제 온도 증가를 느리게 한다. 따라서, 제1 냉각 회로 내의 냉각제 온도는 초기 온도의 상하로 요동하는 것이 방지된다. 따라서, 제2 방열기는 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 단속적으로 안내되는 더운 냉각제의 의하여 야기되는 열 응력을 빈번히 받지 않게 된다. 따라서, 이러한 작동 상태에서는, 냉각제가 제1 방열기로 안내되지 않으며, 그에 따라 방열기는 급격한 온도 변화에 의해 야기되는 열 응력을 받지 않게 된다.
제2 방열기는 그와 같이 냉각제의 온도를 초기 온도부터 서모스탯의 조절 온도까지의 범위 내로 조절하기 위하여 사용된다. 냉각제가 서모스탯의 조절 온도에 해당하는 온도까지 점진적으로 가열되면, 서모스탯은 개방되고 제1 냉각 회로 내의 냉각제는 자동적으로 제1 방열기로 향하게 된다. 여기에서, 서모스탯은 통상의 냉각 시스템에 비하여 더 높은 조절 온도를 갖는다. 이러한 다소 높은 온도에서 서모스탯이 빈번히 개폐되기 시작할 가능성은 작다. 그와 같은 가능성이 있다면, 제2 방열기에 의하여 제1 냉각 회로 내의 냉각제 온도를 조정하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 그와 같은 유동 수단(flow means)은, 제1 위치에서 냉각제를 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 향하게 하고 제2 위치에서 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각회로로 흐르는 것을 방지하는 밸브 수단(valve means)을 포함한다. 밸브 수단은 두 개의 위치 사이에서 용이하고 신속하게 절환될 수 있다. 밸브 수단은, 바람직하게는 삼방 밸브(three-way valve)일 수 있다. 상기 유동 수단은, 바람직하게는, 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 상기 온도 범위 내의 온도에 있다는 정보를 수신하였을 때에 밸브 수단을 제1 위치로 전환하도록 구성된 제어 유닛을 또한 포함한다. 제어 유닛은 이러한 목적에 적합한 소프트웨어를 구비한 컴퓨터 유닛일 수 있다. 제어 유닛은, 바람직하게는 제1 냉각 회로의 소정 위치에서 냉각제의 온도를 감시하는 온도 센서로부터 정보를 수신하도록 구성된다. 센서는, 예를 들면 제1 냉각 회로 내에서 냉각제가 엔진을 냉각한 후에 냉각제의 온도를 감시할 수 있다. 대안적으로 또는 조합적으로, 센서는 냉각제가 엔진으로 안내되기 전에 냉각제의 온도를 검출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 제2 냉각 회로는 제2 냉각제 펌프(coolant pump)를 포함하고, 제어 유닛은 그 작동을 제어하도록 구성된다. 바람직하게는, 제어 유닛이 밸브 수단을 제1 위치로 전환하였을 때에, 제2 냉각제 펌프는 비작동 상태에 있으며, 제1 냉각 회로로부터의 냉각제는 제2 방열기를 통과한다. 제1 냉각 회로 내의 제1 냉각제 펌프는, 여기에서 제1 냉각 회로 내의 냉각제와 제2 냉각 회로 내에서 순환되는 냉각제의 일부의 순환이 이루어지게 한다. 냉각제가 제2 냉각 회로 내에서 내부 순환하여야 할 때에는, 제어 유닛이 제2 냉각제 펌프를 작동시킨다. 제2 냉각제 펌프는 바람직하게는 전기적으로 구동되는데, 그 이유는 그와 같은 냉각제 펌프의 작동을 조절하기가 용이하기 때문이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 상기 범위 내의 최저 온도 미만일 때에, 상기 유동 수단은 냉각제가 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송되는 것을 방지하도록 구성된다. 이러한 상황에서, 냉각제는 의도된 작동 온도까지 상승한 것은 아니므로, 따라서, 냉각을 필요로 하지 않는다. 이때에, 냉각제는 제1 냉각 회로 내에서만 순환하며, 서모스탯이 폐쇄되어 있으므로, 냉각제가 냉각되기 위하여 제1 방열기로 향하지 않는다. 이러한 작동 상태에서, 냉각 시스템은 통상의 냉각 시스템과 동일한 방식으로 작동한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 서모스탯의 조절 온도를 초과하는 여러 작동 상황에서, 상기 유동 수단은 냉각제를 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송할 가능성과 이송하지 않을 가능성을 갖는다. 엔진이 과중한 부하를 받거나 감속기가 작동될 때와 같이, 특히 큰 냉각 용량을 필요로 하는 작동 상황에서는, 제1 냉각 회로 내의 냉각제를 냉각하기 위하여, 제1 방열기와 제2 방열기 모두를 사용하는 것이 적절하다. 경우에 따라서, 제2 냉각 회로는 별도로 작동되고, 제2 냉각 회로에 의하여 냉각되도록 의도된 부품 및/또는 매체를 냉각하는 것이 가능할 필요가 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 제2 냉각 회로는, 냉각제가 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 안내될 수 있는 연결 라인과, 냉각제가 제2 방열기를 또한 통과한 후에 제2 냉각 회로로부터 제1 냉각 회로로 다시 안내될 수 있는 연결 라인을 포함한다. 이 경우에, 제1 냉각 회로로부터의 냉각제는 적어도 제2 방열기를 포함하는 제2 냉각 회로의 비교적 제한된 부분을 통과할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 제1 방열기와 제2 방열기는 공냉된다. 방열기는 바람직하게는 차량의 전방부에 위치한다. 방열기는, 실질적으로 모든 작동 조건에서 제2 방열기가 제1 방열기보다 낮은 온도의 공기에 의하여 냉각되게 하는 차량의 영역에 위치할 수도 있다. 제2 방열기는 차량의 전방부에서 주위 공기와 접촉할 수 있으며, 제1 방열기는 전방부 내에서 제2 방열기의 후방에 위치한다. 여기에서, 방열기 팬(radiator fan)은 통상의 공기가 두 개의 방열기를 강제로 지나가게 한다. 급기 냉각기(charge air cooler) 또는 EGR 냉각기와 같은 다른 공냉식 냉각 장치가 차량의 전방부에 위치할 수 있고 통상의 기류에 의하여 냉각될 수 있다.
서두에 기재된 목적은 청구항 11의 특징부에 따른 방법에 의해 또한 달성된다.
이하에는, 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시 형태가 예시되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 차량 냉각 시스템을 나타낸다.
도 1은 연소 엔진(2)에 의하여 구동되는 차량(1)을 나타낸다. 차량은 고중량 차량일 수 있고, 엔진은 디젤 엔진일 수 있다. 엔진의 기통으로부터의 배기 가스는 배기 다기관(manifold)(3)을 통하여 배기 라인(4)으로 안내된다. 배기 라인(4) 내에서 정압 상태에 있는 배기 가스는 터보 유닛(turbo unit)의 터빈(5)으로 안내되고, 따라서, 터빈에 구동력을 제공하며, 이 구동력은 연결부를 통하여 압축기(compressor)에 전달된다. 압축기는 공기 필터(7)를 통하여 유입 라인(8)으로 안내되는 공기를 압축한다. 차량의 전방부에서의 영역(A) 내의 유입 라인(8) 내에는 급기 냉각기(9)가 위치한다. 급기 냉각기의 목적은 압축 공기가 엔진으로 안내되기 전에 그 압축 공기를 냉각한다. 방열기 팬(10)에 의하여 강제로 급기 냉각기를 지나는 공기 및 차량의 전진 이동에 의하여 발생하는 통풍(draught)에 의하여, 압축 공기는 급기 냉각기 내에서 냉각된다. 방열기 팬은 적절한 연결부에 의하여 엔진에 의하여 구동된다.
엔진은 냉각제 펌프(11)에 의하여 냉각 시스템의 제1 냉각 회로 내에서 순환하는 냉각제에 의하여 냉각된다. 제1 냉각 회로에는 서모스탯(12)이 제공된다. 제1 냉각 회로 내의 냉각제는 차량의 전방부에서 영역(A) 내에 설치된 제1 방열기(13) 내에서 냉각된다. 이 제1 방열기는 영역(A) 내에서 냉각 공기 흐름의 방향으로 급기 냉각기(9)의 하류에 위치한다. 제1 냉각 회로는 냉각제를 제1 방열기로부터 엔진으로 안내하는 라인(14, 15, 16)들을 포함한다. 냉각제 펌프(11)는 라인(16) 내에 위치한다. 제1 냉각 회로는 냉각제를 엔진으로부터 제1 방열기(13)로 안내하는 라인(17, 18)들을 포함한다. 라인(17)은 유압식 감속기(hydraulic retarder) 내의 유압 오일을 냉각하는 감속기 냉각기(retarder cooler)(19)를 포함한다. 냉각제가 서모스탯의 조절 온도 미만이면, 서모스탯은 냉각제가 라인(17)으로부터 라인(15, 16)들을 통과하여 엔진으로 향하게 하며, 따라서, 이러한 상황에서는 냉각제가 제1 방열기(13) 내에서 냉각되지 않는다. 냉각제가 서모스탯의 조절 온도를 초과하면, 서모스탯은 냉각제를 냉각시키기 위하여 제1 방열기로 향하게 한다. 제1 냉각 회로는 연소 엔진을 냉각시키기 위한 통상의 시스템과 실질적으로 유사하지만, 서모스탯이 통상의 냉각 시스템에 비하여 더욱 높은 조절 온도를 갖는다는 점에서 차이가 있다.
냉각 시스템은 위에 기재된 제1 냉각 회로뿐만 아니라 제2 냉각 회로도 포함하며, 제2 냉각 회로는 냉각제를 제2 냉각 회로 내에 순환시키기 위한 제2 냉각제 펌프(28)가 제공된 제2 방열기(20)를 포함한다. 이 제2 냉각제 펌프는 제2 냉각 회로 내의 라인(22) 내에 위치한다. 삼방 밸브(23) 형태의 밸브 수단이 라인(22)에 연결된다. 이 밸브는 제2 위치로 전환되면, 제2 냉각 회로 내에서 냉각제를 라인(22)으로부터 라인(24) 및 제2 방열기(20)로 향하게 한다. 제2 냉각 회로는 제2 방열기(20)로부터 차가운 냉각제를 AC 응축기(condenser)(26) 및 기어박스 냉각기(27)로 안내하는 라인(25)을 또한 포함한다. 라인(25)은 라인(22)에 연결된다. 제2 냉각제 펌프(28)가 작동하고 삼방 밸브(23)가 제2 위치에 있으면, 냉각제는 제2 방열기를 통과하여 순환된다. 제2 냉각 회로 내의 냉각제는 주위의 온도의 공기에 의하여 냉각될 수 있으므로, 여기에서, 냉각제의 온도는 실질적으로 모든 작동 상태에서 제1 냉각 회로 내의 냉각제의 온도보다 낮다. 따라서, AC 응축기(26) 내의 냉매(refrigerant) 및 열 교환기(27) 내의 기어박스 오일은 비교적 낮은 온도로 냉각될 수 있다.
제1 냉각 회로로부터의 냉각제는 삼방 밸브(23)에 연결된 제1 연결 라인(21a)을 통하여 제2 냉각 회로로 이송될 수 있다. 따라서, 이 제1 연결 라인은 냉각제를 제1 냉각 회로 내의 라인(16)으로부터 삼방 밸브로 안내할 수 있다. 삼방 밸브는 제1 위치에 있으면, 냉각제를 제1 라인(21a)으로부터 라인(24) 및 제2 방열기(20)로 향하게 한다. 냉각제는 제2 방열기를 통과한 후에 라인(25)을 통하여 제2 연결 라인(21b)으로 안내되고, 제2 연결 라인은 냉각제를 제1 냉각 회로 내의 라인(15)으로 다시 안내한다. 냉각 시스템은 삼방 밸브(23) 및 제2 냉각제 펌프(28)의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛(29)을 포함한다. 제어 유닛(29)은, 이 경우에, 엔진(2)의 하류이고 감속기 냉각기(19)의 상류인 위치에서 라인(17) 내의 냉각제의 온도를 감시하는 온도 센서(30)로부터 정보를 수신한다.
차량의 작동 중에, 제어 유닛(29)은 온도 센서(30)로부터 제1 냉각 회로 내의 냉각제 온도에 관한 정보를 실질적으로 연속적으로 수신한다. 시동 후에, 냉각제는 냉각이 개시될 필요가 있는 초기 온도(t1) 미만일 것이다. 이 초기 온도(t1)는, 예를 들면 80oC일 수 있다. 냉각제가 t1 미만의 온도이면, 제어 유닛은 삼방 밸브(23)를 제2 위치로 전환하며, 그에 따라 냉각제는 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송되지 않는다. 서모스탯(12)의 조절 온도(t2)는 초기 온도(t1)보다 높다. 이 조절 온도는, 예를 들면 90oC일 수 있다. 따라서, 냉각제가 t1 미만이면, 서모스탯은 폐쇄된다. 따라서, 서모스탯은 냉각제를 제1 방열기(13)로 향하게 하지 않으며, 냉각제는 냉각 없이 제1 냉각제 펌프(11)와 엔진(2)으로 다시 안내된다. 냉각제가 초기 온도(t1)보다 낮은 이러한 작동 상태에서, 제1 냉각 회로는 통상의 냉각 시스템과 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 이러한 작동 상태에서는, 일반적으로 제2 냉각 회로 내에서의 냉각제 냉각이 필요하지 않으며, 제어 유닛은, 일반적으로 제2 냉각제 펌프(28)를 작동시키지 않지만, 제2 냉각 회로 내의 냉각제의 순환이 요망된다면, 제2 냉각제 펌프(28)를 작동시켜 냉각제를 제2 냉각 회로 내에 순환시키는 것이 가능하다.
제1 냉각 회로 내의 냉각제는 엔진(2)에 의하여 점진적으로 가열된다. 제어 유닛은 냉각제가 초기 온도(t1)에 도달하였다는 정보를 온도 센서(30)로부터 수신하면, 삼방 밸브(23)를 제1 위치로 전환된다. 제어 유닛은 제2 냉각제 펌프(28)가 작동되지 않도록 또한 제어된다. 따라서, 라인(16) 내의 냉각제 흐름의 일부가 제1 연결 라인(21a)을 통과하여 삼방 밸브(23)로 향하며, 삼방 밸브는 냉각제를 제2 냉각 회로 내의 라인(24)과 제2 방열기(20)로 향하게 된다. 냉각제는 주위의 온도의 공기에 의하여 제2 방열기 내에서 냉각된 후에 AC 응축기(2)를 통해 안내되어 AC 설비 내의 냉매를 냉각하고 열 교환기(27)를 통해 안내되어 기어박스 오일을 냉각한다. 냉각제는, 그 후에 제2 연결 라인(21b)을 통해 라인(15)으로 안내되며, 따라서, 제1 냉각 회로로 다시 이송된다. 냉각된 냉각제는, 여기에서 서모스탯(12)으로부터의 냉각제와 혼합되며, 따라서, 초기 온도(t1)보다 높지만 서모스탯의 조절 온도(t2)보다는 낮은 온도에 있게 된다. 제2 방열기(20) 내에서 냉각된 차가운 냉각제는 그와 같이 서모스탯으로부터 유입되는 냉각제에 냉각을 제공한다. 이러한 냉각의 크기는, 특히 제1 냉각 회로 내의 냉각제의 얼마만큼이 제2 방열기 내에서 냉각되는지에 의존한다.
제2 방열기(20)는 제1 방열기(13)보다 현저히 작다. 제2 방열기는 그 내부의 냉각제를 냉각하기 위하여 주위 온도의 공기를 이용하지만, 제1 방열기보다 현저히 작은 냉각 용량을 갖는다. 따라서, 제2 방열기로부터의 차가운 냉각제와 혼합되었을 때에 냉각제에 미치는 냉각 효과는, 제1 냉각 회로 내의 전체 냉각제 흐름이 제1 방열기를 통과하는 경우에 비하여 명확히 작다. 냉각제 온도(t)의 증가는 정체되지만, 냉각제 냉각은 냉각제가 다시 초기 온도(t1) 미만에 이르게 하기에는 불충분하다. 따라서, 냉각제의 온도가 초기 온도(t1)보다 높은 온도와 낮은 온도 사이에서 변동하기 시작할 가능성은 대부분의 경우에 방지되며, 이는 차량의 비교적 장시간 작동 중에 온도가 t1과 t2 사이의 범위 내에서 흔히 유지될 수 있다는 것을 의미한다. 이 경우에, 연속적인 냉각제 흐름이 제2 방열기로 안내되고, 따라서, 급격한 온도 변화에 의해 유발되는 큰 열 응력을 받지 않게 된다. 그와 같은 작동 시간 동안에, 제1 방열기(13)에 냉각제가 전혀 이송되지 않으면, 제1 방열기는 실질적으로 일정한 온도로 또한 유지되고, 따라서, 마찬가지로 급격한 온도 변화에 의해 유발되는 큰 열 응력을 받지 않게 된다.
주위 공기가 너무 차갑지 않으면, 냉각제의 온도는 엔진의 소정 작동 상태에서 서모스탯의 조절 온도(t2)를 초과하여 증가하게 된다. 이러한 상황이 발생하면, 서모스탯은 개방되고 제1 냉각 회로 내의 냉각제는 엔진을 냉각하기 위하여 다시 사용되기 전에 냉각되도록 제1 방열기(13) 내로 향하게 된다. 제어 유닛(29)은 냉각제가 서모스탯의 조절 온도(t2)보다 높다는 정보를 수신하면, 개방 밸브(23)를 제2 위치로 전환하고, 그에 따라 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로의 냉각제 흐름을 중지시킨다. 그와 동시에, 제어 유닛은 제2 냉각제 펌프(28)를 가동하여 제2 냉각 회로 내의 순환을 개시한다. 삼방 밸브가 제2 위치에 있으면, 제1 냉각 회로 및 제2 냉각 회로는 두 개의 별도 회로로서 작용한다. 따라서, 이 경우에, 엔진은 제1 냉각 회로 내의 냉각제에 의하여 냉각되고 열 교환기(26, 27) 내의 매체는 제2 냉각 회로 내의 냉각제에 의하여 냉각된다. 이러한 작동 상태에서, 제2 냉각 회로 내의 냉각제는 제1 냉각 회로 내의 냉각제에 비하여 명백히 낮은 온도에 있게 된다. 이는 열 교환기(26, 27) 내의 매체가 주위 온도에 근접한 온도까지 냉각될 수 있다는 것을 의미한다. 냉각제는 서모스탯의 조절 온도(t2)를 중심으로 상하로 요동하는 온도에 도달할 가능성이 있기는 하지만, 이와 같이 증가된 서모스탯(12)의 조절 온도(t2)에서는 그러한 가능성이 그리 크지는 않다. 따라서, 서모스탯은 초기 온도(t1)에 대응하는 조절 온도를 갖는 통상의 서모스탯에 비하여 상당히 높은 조절 온도(t2)를 갖는다. t1과 t2의 차이는 10oC의 정도(order)일 수 있으며, 이는 조절 온도(t2)가 초기 온도(t1)만큼 빈번하게 도달되지는 않는다는 것을 의미한다. 본 냉각 시스템은 삼방 밸브를 절환함으로써 제1 냉각 회로 내의 냉각제 냉각을 변화시킬 수 있는 가능성을 또한 제공하여, 냉각제의 온도를 변경시키는 것이 가능하고, 그에 따라 조절 온도(t2)를 중심으로 일어날 수 있는 온도 사이클링(temperature cycling)을 방지한다.
냉각제를 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 향하게 하는 것이 적절할 수 있는 다른 상황들도 존재하는데, 예를 들면 급기 냉각기(9) 내에 결빙의 위험성이 있다는 정보를 제어 유닛(29)이 수신하였을 경우에 그러하다. 제어 유닛은 급기 냉각기 근방의 급기의 온도를 감시하는 온도 센서로부터 그와 같은 정보를 수신할 수 있다. 삼방 밸브가 제1 위치로 전환되면, 냉각제는 부분적으로 제1 라인 회로 내의 라인(16)으로부터 제2 방열기(20)로 향하게 된다. 제2 방열기를 지나는 공기는 현저히 온도가 상승하게 된다. 따라서, 하류의 급기 냉각기(9)에 도달한 공기는 0oC보다 명확히 높은 온도에 있게 되어, 급기 냉각기 내에 형성된 얼음을 녹게 한다. 제어 유닛은, 급기의 온도가 허용 수준까지 다시 상승하였다는 정보를 수신하면, 삼방 밸브(23)를 제2 위치로 전환한다. 삼방 밸브를 제1 위치로 전환하기 위한 다른 경우는, 엔진이 과부하를 받거나 감속기가 작동되는 운전 상황이다. 그와 같은 상황은 제1 냉각 회로 내의 냉각제에 대하여 높은 냉각 용량을 필요로 한다. 이 경우에, 냉각제는 제1 방열기(13)와 제2 방열기(20) 모두에서 냉각될 수 있으며, 냉각 시스템이 과부하를 받을 위험성을 감소시킨다.
위에 기재된 냉각 시스템은 여러 장점을 갖는다. 서모스탯이 수시로 절환되고 더운 냉각제가 빈번히 차가운 방열기로 안내되는 문제가 실질적으로 해소될 수 있다. 따라서, 제1 방열기(13)의 사용 수명은 본 발명에 따른 냉각 시스템에 의하여 상당히 연장될 수 있다. 낮은 부하에서 냉각제의 온도를 증가시킬 수 있는 가능성이 제공되어, 연료 소모가 감소된다. 더욱이, 냉각제를 냉각시키기 위하여 제1 방열기와 제2 방열기 모두를 또한 사용하는 가능성에 의하여, 제1 냉각 회로는 필요한 경우에 증가된 냉각 용량을 제공할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시 형태로 제한되는 것은 결코 아니며, 청구항의 범위 내에서 자유로이 변경될 수 있다.

Claims (11)

  1. 차량 냉각 시스템 내의 냉각제 냉각을 위한 장치로서,
    냉각 시스템은, 제1 냉각제 펌프(11), 냉각제를 냉각시키는 제1 방열기(13) 및 서모스탯(12)을 포함하는 제1 냉각 회로와, 냉각제 냉각을 위하여 제2 방열기(20)를 포함하는 제2 냉각 회로를 포함하며, 상기 제1 냉각제 펌프는 제1 냉각 회로를 통해 냉각제를 순환시키고, 냉각제가 서모스탯의 조절 온도(t2)를 초과하였을 때에 상기 서모스탯은 개방되어 냉각제를 제1 방열기(13)로 향하게 하도록 구성된 장치에 있어서,
    냉각제가 처음으로 냉각을 필요로 하는 최저 온도(t1)와 서모스탯의 조절 온도(t2)와 동일한 최고 온도에 의하여 온도 범위가 규정되고 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 그 온도 범위 내에 있을 때에, 냉각제의 일부가 제2 방열기(20) 내에서 냉각되도록, 냉각 시스템은 그 일부를 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송하도록 구성된 유동 수단(23, 29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동 수단은, 제1 위치에서 냉각제를 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 향하게 하고 제2 위치에서 냉각제가 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송되는 것을 방지하는 밸브 수단(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유동 수단은, 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 상기 온도 범위 내의 온도(t)를 나타낸다는 정보를 수신하였을 때에, 밸브 수단(23)을 제1 위치로 전환하도록 구성된 제어 유닛(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제어 유닛(29)은 제1 냉각 회로 내의 위치에서 냉각제의 온도를 검출하는 온도 센서(30)로부터 정보를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    제2 냉각 회로는 제2 냉각제 펌프(28)를 포함하고, 제어 유닛(29)은 제2 냉각제 펌프(28)의 작동을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 수단(23, 29)은, 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 상기 온도 범위의 최저 온도(t1) 미만의 온도를 나타낼 때에, 냉각제가 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송되는 것을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 수단(23, 29)은, 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 서모스탯의 조절 온도(t2)를 초과하는 온도를 나타내는 여러 작동 상황에서, 냉각제를 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송할 수도 있고 이송하지 않을 수도 있는 가능성을 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 냉각 회로는, 냉각제가 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 안내될 수 있는 연결 라인(21a)과, 냉각제가 제2 방열기(20)를 또한 통과한 후에 제2 냉각 회로로부터 제1 냉각 회로로 다시 안내될 수 있는 연결 라인(21b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 방열기(13) 및 제2 방열기(20)는 공냉되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 방열기 및 제2 방열기(20)는, 실질적으로 모든 작동 조건에서 제1 방열기보다 낮은 온도에 있는 공기에 의하여 제2 방열기가 냉각되게 하는 차량(1)의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  11. 차량 냉각 시스템 내의 냉각제 냉각을 위한 냉각 방법으로서,
    냉각 시스템은, 제1 냉각제 펌프(11), 냉각제를 냉각시키는 제1 방열기(13) 및 서모스탯(12)을 포함하는 제1 냉각 회로와, 냉각제 냉각을 위하여 제2 방열기(20)를 포함하는 제2 냉각 회로를 포함하며, 상기 제1 냉각제 펌프는 제1 냉각 회로를 통해 냉각제를 순환시키고, 냉각제가 서모스탯의 조절 온도(t2)를 초과하였을 때에 상기 서모스탯은 개방되어 냉각제를 제1 방열기(13)로 향하게 하도록 구성된 냉각 방법에 있어서,
    냉각제가 처음으로 냉각을 필요로 하는 최저 온도(t1)와 서모스탯의 조절 온도(t2)와 동일한 최고 온도에 의하여 온도 범위가 규정되고 제1 냉각 회로 내의 냉각제가 그 온도 범위 내에 있을 때에, 냉각제의 일부가 제2 방열기(20) 내에서 냉각되도록, 그 일부를 제1 냉각 회로로부터 제2 냉각 회로로 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
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